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在我国,近年已有一批金属矿山进入深井开采,据统计,在未来的10~15年,我国将有近三分之一的有色矿山即将进入深井开采,随着开采深度的增加,深井开采的地压加剧,岩爆发生的可能性加大,严重威胁人员和设备的安全;深井开采岩爆灾害危险性评价、监测预警及控制技术研究列入“十五”、“十一五”期间矿山安全科技发展的重点领域和关键技术项目。本文结合云南省科技计划项目“深井采矿岩爆灾害微震监测、预报与控制技术研究”,以驰宏锌锗股份有限公司会泽矿区8号矿体为研究对象,对深井采矿地压灾害微震监测、预报与控制技术进行了深入系统的研究。主要研究内容如下:
1、开展了8号矿体地压活动现象调查,对回采过程中采场冒顶现象及其分布特征进行了深入研究。
2、采用三维有限元计算方法对8号矿体不同回采方式的稳定性进行了对比分析,得出了采用不同回采方式回采过程中,采场及围岩的应力、位移及塑性区的分布和变化情况,对回采顺序进行了优化,通过对优化前后不同的三种回采方式对比分析,选择了最有利于岩体稳定性的回采方式。
3、在8号矿体建立了我国目前金属矿山的第三套全天候、全数字化微震监测系统,采用人工爆破方式对系统定位精度的测试结果表明,系统监测范围内的定位误差为3~7m,成功在较为破碎的岩体中实现了较高的定位精度。对引起微震系统定位误差的原因进行了分析研究,得出地质构造(断层)与岩性对微震定位结果均有较大的影响,岩性的复杂性为主要影响定位结果的原因。
4、通过对震源参数的分析研究得出,微震势体积的一阶差分反映了地压活动的变化,为此,首次提出了可采用微震势体积一阶差分对地压活动进行预测预报,并根据微震势体积一阶差分的变化对半年所监测到的微震事件进行了分析,分析结果与矿山地压活动情况十分吻合。
5、根据微震事件发生的时空特点和发展趋势,将微震监测结果与有限元计算结果进行对比分析,两者结果十分吻合,具有较好的相关性,结合两者的分析结果对矿山未来开采过程的地压活动进行了预测预报,为矿山地压灾害控制提供了重要依据。